11118工作面排水设计(90KW潜水泵下排)供电

11118工作面排水设计孙村煤矿孙村煤矿机电部2013-9-12设计：审核：机电部主任：地测部主任：机电副总：防治水副总：机电矿长：总工程师：11118工作面排水设计一、工作面基本情况11118工作面位于-800水平一采区十一煤层第二个亚阶段。上覆二、四层煤已开采结束，下伏十三、十五层煤未开采。东临11118（高档普采）及11119（高档普采）工作面采空区；西临31118工作面采空区；南部未开采；北临31119（东）工作面采空区。工作面走向长为489.86～556.6米，平均523.23米。倾斜宽为112.6～173.2米，平均倾斜宽151.5米，斜面积为79269.96平方米。工作面标高为-631.42～-695.17米。地面标高为＋173.0米。该工作面煤层稳定,结构较复杂。煤层含2～3层夹矸，其中第二层较稳定，厚0.1米，其它两层不稳定、不连续，厚0.02～0.05米。煤层厚度1.75～2.2米，平均煤层厚度1.93米，纯煤厚1.65～2.1米，平均纯煤厚1.83米。煤层变异系数为6.45％，可采指数为1。工作面地质构造复杂，工作面共揭露21条断层，其中f6和f18断层对回采影响较大。煤层走向123～139度，倾向33～49度，倾角12～16度，平均倾角14度。二、工作面底板水害危害程度分析根据相邻工作面31119工作面施工的水文验证孔资料，徐灰顶界面距煤11底板71.4米，奥灰顶界面距煤11底板143.3米；11118工作面水文验证孔揭露徐草灰及奥灰无水，根据相邻31119工作面水文验证孔资料推算，11118工作面奥灰水压最高为7.28MPa，徐灰突水系数0.057Mpa/m，奥灰突水系数0.061Mpa/m，奥灰突水系数大于0.06Mpa/m，徐灰突水系数虽小于0.06（MPa/m），但极接近于0.06（MPa/m），由于11118工作面为构造复杂区域，因此在奥灰富水区还是存在奥灰水突出的可能性。徐奥灰水对工作面的安全开采构成威胁。三、徐、奥灰突水量预计根据我矿十一层煤的突水资料，历史上工作面最大突水量为41118工作面出水78m³/h。根据已开采两个工作面突水情况出水平稳，流量较小，属层流状态：依据集团公司《后组煤开采技术管理若干规定(试行)》办法中后组煤开采底板水涌水量预计计算公式：裂隙型中小型突水式中：v-流速，m/s；d-裂隙宽度，m；-水的运动粘滞系数，取0.18；g-重力加速度；-裂隙内水力坡度。突水量预计（Q2）:当过水面断面（s）基本相当时(设想地质体较均质，影响程度接近时)，出水通道条件相近时：有12VV=sQ/1Q2/s=1Q2Q=d1d2321jfjf根据上述资料，推算本工作面奥灰水压为7.28Mpa，根据41118工作面出水情况最大为78m³/h，水压为6.32MPa。因此，预计11118工作面出水量为:Q2=d1d23Q121jfjf=（7.28+1.32）÷（6.32+1.41）×1.3=86.7(m3/h)因此，预计11118工作面出水量为86.7m³/h。312fgdvJfJ四、排水路线根据11118工作面最大突水量86.7m³/h及现场实际情况，在11118运输巷探水硐室附近设置一个容量为60m³储水池，在水池以前设置沉淀池并安装过滤篦子，储水池安装90kw水泵2台，三阀齐全，使用双管路排水，一路安装4吋专用排水管路，另一路使用阀门连接至4吋压风管路，当发生突水危险时将压风管路当排水管路使用。运输巷及回风巷低洼位置安装5.5kw水泵排水。-800后一十三层运煤下山下拉皮带机道→-800后一十三层轨道上山下头→-800南石门集运巷打砌排水沟，水沟宽度及高度不得低于300mm，满足突水时排水要求。排水路线：回风巷（低洼处加潜水泵）使用4吋管路→-800后一十三层运煤下山下拉皮带机道(自流)→-800后一十三层轨道上山(自流)→-800南石门大巷(自流)→－800东大巷(自流)→－800泵房，由－800泵房排至地面。工作面（自流）→运输巷潜水泵经两趟4吋管路→31319运输巷皮带机道（4吋管路）→-800后一十三层运煤下山下拉皮带机道（自流）→-800后一十三层轨道上山（自流）→-800南石门大巷(自流)→－800东大巷(自流)→－800泵房，由－800泵房排至地面。附：排水示意图MMMMMMMM五、工作面储水池设计根据集团公司《关于孙村煤矿11118工作面开采防水安全评价的批复》，在11118跟面皮带机道低洼处设置一个容量为60m³储水池，在水池以前设置沉淀池并安装过滤篦子。六、排水系统概况在11118工作面运输巷内设置一个容量为60m3的水池，安装两台BQS80/180-90/N型潜水泵。低压供电电源一路来自11118运输移变负荷侧，一路来自-800后一变电所。七、排水系统设计1、条件工作面的正常涌水量为0.017m3/min（0.102m3/h）。最大涌水量按正常涌水量的2倍计算：最大涌水量为0.034m3/min（0.204m3/h）。根据集团公司《关于孙村矿11118工作面防水安全评价的批复》，该工作面最大灾害突水量为86.7m3/h。⑵排水高度Hj=10.81m⑶矿水比重γ=1020×9.8N/m⑷管路初步选用2趟四吋钢管作为排水管路。2、水泵选型：（1）排量正常涌水量QB=1.2*qz=1.2*0.102m3/h=0.1224m3/h最大涌水量QBm=1.2*qmax=1.2*0.204m3/h=0.2448m3/h最大突水量QBm=1.2*qmax=104.04m3/h（2）初步设计选用BQS80/180-90/N潜水泵2台BQS80/180-90/N潜水泵：最大排水量80m3/h；扬程180m，电机功率90KW，满足实际需求。（3）确定排水管内径：pd=0.0188gpQV=801.5~2.20.0188=0.113～0.137m根据计算选用外径114mm、壁厚4mm、内径106mm的排水管路2趟。根据现场实际情况需要在11118跟面皮带机道、11118石门皮带机道、31319运输巷皮带机道重新敷设一趟1140米四吋排水管路。另一趟排水管路利用现场四吋压风管路改造即可。-800后一十三层回风上山排水沟需重新修砌。3、管道特性曲线及工况的确定排水管阻力损失的计算22()ppplvpppdghp——排水管沿程阻力系数；pd——所选标准排水管的内径，m;p——排水管上各局部装置的局部阻力系数之和；pv——排水管中水的流速，m/s；排水管内流速2260900900*3.14*0.1061.89/12080192600992HpQpdpvmslm查表知：因dp=0.106m,p=0.037（沿程阻力系数）9070.27*0.362.72p闸2229921.890.1062()(0.0372.72)63.6ppplvpppdgghm潜水泵所需总扬程：10.8163.674.42pHHhpmBQS80/180-90/N潜水泵：最大排水量80m3/h；扬程180m，电机功率90KW，满足实际需求。（三）、确定水泵台数：正常涌水量：n1=QB/Qe=0.1224/80=0.00153台取1台最大涌水量:n1=QBmax/Qe=0.2448/80=0.00306台取1台最大突水量:n1=QBmax/Qe=104.04/80=1.3005台取2台工作面正常回采期间，运行1台90KW工作水泵向下排水，一旦工作面发生突水则开启另一台90KW水泵，利用风管改为水管排水。（四）、校验排水时间：正常涌水量：Tz=24qz/n1QK＝24×0.1224／1×80＝0.037h最大涌水量：Tm=24qm/n1QK=24×0.2448／1×80＝0.073h最大突水量：Tm=24qm/n1QK=24×104.04／2×80＝15.606h五、供电设计1、供电方案设计根据现场负荷情况，确定潜水泵采用1140V供电电压，电源来自11118运输移变。2、供电计算（1）、11118运输移变站负荷统计表：序号设备名称设备型号设备地点电动机每台设备电动机数（台）工作设备台数工作设备总额定功率（kw)电压v额定功率（kw)1运输巷跟面SD-80皮带机114075211502运输巷石门SD-80皮带机11407521150311118入仓皮带114012521250411318运输巷皮带114075211505潜水泵1140901190631319运输巷皮带114075211507潜水泵1140598信号综保11402112合计1001（2）、-800后一变电所内Z315-61所变负荷统计表：序号设备名称设备型号设备地点电动机每台设备电动机数（台）工作设备台数工作设备总额定功率（kw)电压v额定功率（kw)12417回风巷1#风车66015223022419运输巷1#风车66015223031220回风巷1#风车6601522304后一集运巷6607.512155-800副井下头挡车器66041146信号综保11402112合计1113、供电方案计算：（1）11118运输移变校验：由负荷统计表知：移变站装机容量：∑Pe＝1001KW，需用系数取0.5功率因数取COSф=0.8，变压器的计算容量为：Smax=KX∑Pe/COSф＝0.5*1001/0.8≈626KvA11118运输移变容量为800KVA，据计算626KVA＜800KVA，符合要求。（2）-800后一变电所Z315-61所变校验：由负荷统计表知：移变站装机容量：∑Pe＝111KW，需用系数取0.5功率因数取COSф=0.8，变压器的计算容量为：Smax=KX∑Pe/COSф＝0.5*111/0.8≈69KvA-800后一变电所Z315-61所变容量为315KVA，据计算69KVA＜315KVA，符合要求。（3）、1#（1140V）潜水泵①开关电气设备选择及整定90KW潜水泵（1140V）额定电流：Ie=54.6A，则潜水泵起动器开关整定值Iz取为55A。馈电开关整定值：854.68436.8zeIIA，取为55A×8=440A。根据计算工作电流及馈电开关整定值选低压真空馈电开关为KBZ16-200型，采用QBZ-120A型真空起动器做为水泵启动控制开关。②选择电缆90KW潜水泵（1140V）额定工作电流为：54.6Ａ，选择16mm2负荷线，干线电缆选用25mm2电缆能满足要求。（4）、2#（660V）潜水泵①开关电气设备选择及整定90KW潜水泵（660V）额定电流：Ie=94.7A，则潜水泵起动器开关整定值Iz取为95A。馈电开关整定值：894.78757.6zeIIA，取为95A×8=760A。根据计算工作电流及馈电开关整定值选低压真空馈电开关为KBZ16-200型，采用QBZ-120A型真空起动器做为水泵启动控制开关。②选择电缆90KW潜水泵（660V）额定工作电流为：94.7Ａ，选择35mm2负荷线.干线电缆选用70mm2电缆并联供电，能满足要求。后附：：一、关于孙村矿11118工作面防水安全评价的批复二、11118排水管路及供电系统图新汶矿业集团有限责任公司关于孙村煤矿11118工作面开采防水安全评价的批复（2013）新矿安便字384号孙村煤矿你矿《关于呈报11118工作面开采安全评价的请示》（孙煤安字〔2013〕214号）收悉。经研究，批复如下：一、11118工作面开采上、下限标高工作面标高为-631.42～-695.17m，十一层煤下距徐灰84.0m，距奥灰约142.2m。工作面施工的钻孔揭露徐、奥灰均无水。根据邻区水文孔资料推算，工作面底板徐灰水压3.96MPa，奥灰水压7.28Mpa。工作面突水系数计算，徐灰为0.057MPa/m，奥灰0.061MPa/m，奥灰略大于0.06MPa/m的经验突水系数临界值。掘进过程中揭露21条断层，工作面构造复杂。综上分析，工作面在正常块段发生突水的可能性较小，在构造带及